Черные дыры. Проектно-исследовательская работа

1. Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №2»

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №2»
Г. Мичуринск, ул. Энгельса д.2
Работу выполнил:
Бакулин Сергей
студент I курса гр. № 17
Руководитель проекта:
Антоненко Диана Игоревна,
учитель физики
г. Мичуринск - 2019 год.

2.

Цель:
Показать, какую роль играют черные дыры, и ответить на вопрос что мы знаем о
них.
ЗАДАЧИ:
• ВЫЯСНИТЬ КАК ОБРАЗУЮТСЯ ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ И КАКИЕ РЕАКЦИИ ПРИ ЭТОМ ВЗАИМОДЕЙСТВУЮТ.
• ИЗУЧИТЬ ЧТО ТАКОЕ СИНГУЛЯРНОСТЬ.

3.

Определение
Чёрная дыра — область в пространствевремени, гравитационное
притяжение которой настолько велико,
что покинуть её не могут даже объекты,
движущиеся со скоростью света, в том
числе сам свет.
Граница этой области
называется горизонтом событий, а её
характерный размер — гравитационным
радиусом.

4.

Образование черных дыр
Образование черных дыр Пока в недрах
звезды происходят термоядерные реакции,
они поддерживают высокую температуру и
давление, препятствуя сжатию звезды под
действием собственной гравитации. Однако
со временем ядерное топливо истощается,
и звезда начинает сжиматься. После чего
она быстро уйдет под горизонт событий, став
черной дырой.
У сферической черной дыры массы M горизонт
событий образует сферу с окружностью по
экватору в два раза большей «гравитационного
радиуса» черной дыры RG = 2GM/c2, где c –
скорость света, а G – сила постоянного тяготения.

5.

Сингулярность
Расчет идеализированного
сферического коллапса
показывает, что за короткое
время звезда сжимается в точку,
где достигаются бесконечно
большие значения плотности и
тяготения. Такую точку называют
«сингулярностью». Более того,
общий математический анализ
показывает, что если возник
горизонт событий, то даже
несферический коллапс
приводит к сингулярности.

6.

Черные дыры сейчас
Современная теория звездной эволюции и наши знания
о звездном населении Галактики указывают, что среди
100 млрд. ее звезд должно быть порядка 100 млн.
черных дыр, образовавшихся при коллапсе самых
массивных звезд. К тому же черные дыры очень
большой массы могут находиться в ядрах крупных
галактик, в том числе и нашей.

7.

Структура черной дыры
Структура черной дыры выглядит
чрезвычайно простой. Все ее внешние
особенности связанны с
неоднородностью исходной звезды,
излучаются в виде гравитационных и
электромагнитных волн.
Образовавшаяся стационарная черная
дыра «забывает» всю информацию об
исходной звезде, кроме трех величин:
полной массы, момента импульса
(связанного с вращением) и
электрического заряда

8.

Пространство и время
Согласно общей теории относительности, пространство и время
искривляются гравитационным полем массивных тел, причем
наибольшее искривление происходит вблизи черных дыр

9.

Свойства черной дыры
Дж. Бекенстейн в 1973 предположил, что
черные дыры подчиняются тем же
физическим законам, что и
физические тела, испускающие и
поглощающие излучение (модель
«абсолютно черного тела»). Под
влиянием этой идеи Хокинг в 1974
показал, что черные дыры могут
испускать вещество и излучение, но
заметно это будет лишь в том случае,
если масса самой черной дыры
относительно невелика.

10.

Поиск черных дыр
Расчеты в рамках общей
теории относительности
Эйнштейна указывают лишь на
возможность существования
черных дыр, но отнюдь не
доказывают их наличия в
реальном мире; открытие
настоящей черной дыры стало
бы важным шагом в развитии
физики.

11.

Местонахождение
Сверхмассивные черные дыры могут
находиться в центрах галактик,
непрерывно пожирая там звезды.
Сконцентрировавшись вокруг черной
дыры, звезды должны образовать
центральные пики яркости в ядрах
галактик; их поиски сейчас активно
ведутся. Другой метод поиска состоит в
измерении скорости движения звезд и
газа вокруг центрального объекта в
галактике.

12.

Исследования
С 1970-х годов обнаружено несколько
рентгеновских источников в двойных
системах с явными признаками
присутствия черных дыр. Самой
перспективной считается
рентгеновская двойная V 404 Лебедя,
масса невидимого компонента
которой оценивается не менее чем в
6 масс Солнца.

13.

Пример практического применения:
Черная дыра могла бы использоваться в качестве
передатчика гравитационных волн, став центром общей системы
связи в галактике, а также обеспечить долгосрочное решение
энергетических потребностей галактической цивилизации. Если
научиться провоцировать взрывы крупных звезд, превращая их в
сверхновые и черные дыры, которые впоследствии подвергаются
слиянию, это позволило бы получать колоссальное количество
энергии. Получение технологии управления черными дырами
можно рассматривать как условие перехода цивилизации в
общество Кардашева III — цивилизацию, живущую с
использованием энергии галактического уровня.

14.

Заключение:
Из вышесказанного я сделал вывод о том, что черная дыра - это
тот объект Вселенной, который окончательно еще не изучен.
Черные дыры, несомненно, самые загадочные объекты в
космосе. Их причудливые свойства могут бросить вызов законам
физики Вселенной и даже природе существующей
действительности. Черные дыры образуются из ядер супер
массивных звезд, которые можно охарактеризовать как область
пространства, где огромная масса сосредоточена в пустоте, и
ничего, даже свет не может там избежать гравитационного
притяжения. Эта та область пространства, где вторая
космическая скорость превышает скорость света. И чем
массивнее объект движения, тем быстрее он должен двигаться,
чтобы избавиться от силы своей тяжести.

15.

Источники
Учебник по физике. Автор: Дмитриева Валентина Феофанова. Год
издания 2017.
http://elementy.ru/lib/25531/25536 -Черные дыры и структура
пространства-времени.
http://v-kosmose.com/chernyie-dyiryi-v-kosmose/ - Черный дыры.
https://www.google.ru/ - изображения черных дыр
http://elementy.ru/lib/25531/25536- Черные дыры и структура
пространства- времени
http://hi-news.ru/research-development/video-dnya-massivnayachyornaya-dyra-pogloshhaet-zvezdu.html - массивная черная дыра
поглощает звезду